单片机控制直流电机正反转资料

目录

第1章总体设计方案 (1)

1.1 总体设计方案 (1)

1.2 软硬件功能分析 (1)

第2章硬件电路设计 (2)

2.1 单片机最小系统电路设计 (2)

2.2直流电机驱动电路设计 (2)

2.3 数码管显示电路设计 (4)

2.4 独立按键电路设计 (5)

2.5 系统供电电源电路设计 (5)

2.5.1直流稳压电路中整流二极管的选取： (6)

2.5.2直流稳压电路中滤波电容的选取： (6)

第3章系统软件设计 (7)

3.1 软件总体设计思路 (7)

3.2 主程序流程设计 (7)

附录1 总体电路图 (10)

附录2 实物照片 (11)

附录3 C语言源程序 (12)

第1章总体设计方案

1.1 总体设计方案

早期直流传动的控制系统采用模拟分离器件构成，由于模拟器件有其固有的缺点，如存在温漂、零漂电压，构成系统的器件较多，使得模拟直流传动系统的控制精度及可靠性较低。随着计算机控制技术的发展，微处理器已经广泛使用于直流传动系统，实现了全数字化控制。由于微处理器以数字信号工作，控制手段灵活方便，抗干扰能力强。所以，全数字直流调速控制精度、可靠性和稳定性比模拟直流调速系统大大提高。所以，本次实习采用了驱动芯片来驱动直流电机，并运用单片机编程控制加以实现。

系统设计采用驱动芯片来控制的，所以控制精度和可靠性有了大幅度的提高，并且驱动芯片具有集成度高、功能完善的特点，从而极的大简化了硬件电路的设计。

图1.1 直流电机定时正反转方案

1.2 软硬件功能分析

本次实习直流电机控制系统以STC89C52单片机为控制核心，由按键输入模块、LED显示模块及电机驱动模块组成。采用带中断的独立式键盘作为命令的输入，单片机在程序控制下，定时不断给L293D直流电机驱动芯片发送PWM波形，H型驱动电路完成电机正，反转控制；同时单片机不停的将变化的定时时间送到LED数码管完成实时显示。

第2章硬件电路设计

2.1 单片机最小系统电路设计

单片机最小系统设计是单片机应用系统设计的基础。STC89C52单片机最小系统电路如图2.1所示。

图2.1 单片机最小系统

2.2直流电机驱动电路设计

图2.2 直流电机驱动电路

L293D是提供双向驱动电流高达1 A，电压是从4.5 V至36 V的；L293D提供双向驱动电流高达600毫安，电压是从4.5 V至36 V的。两个设备是专为驱动等感性负载继电器，电磁阀，直流双极步进和马达，也可以给其他高电流/高电压提供电

源负载。兼容所有的TTL输入。每个输出都是推拉式驱动电路，与达林顿三极管和伪达林源。启用1,2 EN驱动器和3,4 EN驱动器。当使能输入为高电平时，相关联的驱动器被启用和他们的输出处于活动状态，并在其输入端的同相。当使能输入为低，这些驱动器被禁用其输出关闭，在高阻抗状态。【PS：1,2EN为1和2的使能端（高电平使能）；3,4EN同理】用适当的数据输入端，每对驱动程序的形式一个完整的H 桥可逆驱动器适用于电磁阀或电机应用。L293D外部输出为高速钳位二极管，应使用电感的瞬态抑制。VCC1和VCC2分开，提供逻辑输入，以尽量减少设备功耗。L293D的工作温度是从0°C至70°C

图2.3 L293D外部引脚排列图

表2.1 真值表

图2.4 逻辑图

电机驱动电路组要是由L293D芯片组成，单片机P3.4,P3.6,P3.7输出的信号经过L293D芯片后直接与直流电机相连，从而控制直流电机的运行。其中VCC1接+5V 电源，VCC2接+12V电源。

2.3 数码管显示电路设计

本设计利用数码管作为显示单元，采用动态显示技术，电路如图2.5所示。

图2.5 显示电路

电路的接法决定了必须采用逐位扫描显示方式。即从段选口送出某位LED的字型码，然后选通该位LED，并保持一段延时时间。然后选通下一位，直到所有位扫描完。

2.4 独立按键电路设计

独立式键盘的按键相互独立，每个按键接一根I/O口线，一根I/O口线上的按键工作状态不会影响其它I/O口线的工作状态。因此，通过检测I/O口线的电平状态，即可判断键盘上哪个键被按下。

图2.6 独立按键电路

2.5 系统供电电源电路设计

本系统需要采用+5V电源和+12V电源，所采用的电源电路是由整流电路和三端稳压器组成的。电路输出电压和最大输出电流决定于所选三端稳压器。其电源电路如图2.7所示。

图2.7 +5V和+12V电源供电电路

t)

td(π

U 0(AV)ωωπ

sin 2120U ?=2

0(AV)0.9U U2π

2

2U ≈=L

2

L (AV)(AV)R 0.45U R Uo Io ≈=

2

2max U U R =

22

1.12)(1.1U R AV Io I L

F

π=>

。时，～当2O(AV)L 2.12)53(U U R T

C ≈=?

)

12(-)

22(-)

32(-)

42(-)

52(-)62(-)

72(-2.5.1直流稳压电路中整流二极管的选取：

其中2U 为副边电压

解得

实现了全波整流电路，他将2U 的

由于整流桥电路负半周也利用起来，所以在变压器副边电压有效值相同的情况下，输出电压的平均

值是半波整流电路的两倍。

输出电流的平均值（即负载电阻中的电流平均值） L 2

L (AV)(AV)R 0.9U R Uo Io ≈=

在单相桥式整流电路中，因为每只二极管只在变压器副边电压的半个周期通过电流，所以每只二极管的平均电流只有负载电阻上的电流的平均值的一半，即

与半波整流电路中的平均电流相同。

二极管所能承受的最大反向电压

考虑到电网电压的波动范围为%10±，在实际选用二极管时，应至少有%10的余量，选择最大整流电流F I 和最高反向工作电压RM U 分别为

221.1U U RM >

2.5.2直流稳压电路中滤波电容的选取：

L(AV)

O(AV)

L I U R =

O (A V )U ：输出电压的平均值

L(AV)I ：负载

电流的平均值

由于采用电解电容，考虑到电网电压的波动范围为%10±，点解电容的耐压值应大于221.1U 。

L

2R T 5)~(3C =

第3章系统软件设计

3.1 软件总体设计思路

经过前几章的设计工作，系统的硬件电路设计已经完成了。然而，对于一个完整的设计系统来说，只有硬件电路的设计完成是不够的，它必须通过软件编程来实现系统工作的控制功能，从而才能实现电路应有的系统功能。

单片机系统的软件设计主要使用汇编语言或高级语言。汇编语言与系统硬件的关系密切，可方便地实现诸如中断管理以及模拟/数字量的输入/输出等功能，具有占用系统资源小、执行速度快的特点，但是，对复杂的大型应用系统，其代码可读性差，并不利于升级和维护。高级语言的代码效率和长度都不如汇编语言，但其结构清晰、可读性好、开发周期短、有极强的可移植性，在多数应用方面执行效率与汇编语言的差距也不大，近年来得到了极为广泛的应用。而C语言既有高级语言的各种特点，又可对硬件进行操作，并可进行结构化程序设计。用C语言编写的程序较容易移植，可生成简洁、可靠的目标代码，用C语言进行单片机计算机开发已经是必然的发展趋势。

本设计的整体思路为：主程序中循环的调用按键程序，通过按键从而使单片机输出变化的定时时间和控制电机正反转，从而控制直流电机达到不同的旋转效果，并通过数码管将变化的定时时间显示出来。

本设计以单片机作为系统的核心控制单元，运用C语言进行编程工作，按照工作流程来实现设计要求的控制直流电机的运行状态。

3.2 主程序流程设计

直接应用STC89C52的软件方法实现电机驱动和定时时间的设置与变化。其流程图如图3.1所示。

开始时打开电源开关对电路供电，完成系统初始化和显示初始化，数码管显示0059，倒计时开始，按键循环扫描，设置键按下，倒计时停止，由加减键控制定时时间，确定键按下，进入中断，倒计时开始，电机启动，结束时，电机停止，显示恢复初始化。

图3.1 系统主单片机总程序框图

实习总结

附录1 总体电路图

附录2 实物照片

附录3 C语言源程序

#include

#define uint unsigned int

#define uchar unsigned char

sbit MOTOR_A2 = P3^6;

sbit MOTOR_A1 = P3^7;

sbit EN_MOTOR_A = P3^4 ;

//uchar code segcode[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f}; uchar code segcode[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};

//0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,

//uchar code dispbit[]={0x0e,0x0d,0x0b,0x07};

uchar code dispbit[]={0xef,0xdf,0xbf,0x7f};

//数码管位选位

uchar buffer[]={0,0,0,0};

uint min=59,sec=59;

uint status=0;

//函数声明

void delayMS(uint t) ;

void keyprocess(uchar key);

void display();

void timer0();

void MotorStart();

void delayS(uint b);

main()

{

bit keyrelease;

uchar buf;

uchar keyinput;

keyrelease=1;

buf=0xff;

TMOD=0x01; //T0工作在方式1,16位计数器

TH0=0xFC; //定时器0设置延时1ms中断初始值

TL0=0x18;

TR0=1;

IE=0x82; //开定时器0中断

status=0;

while(1) //键扫描程序

{

keyinput=P1&0x0f;

if(keyinput!=0x0f)

{

delayMS(10);

if(keyinput!=0x0f)

{

buf=keyinput;

P1=0xff;

while(P1!=0xff)

P1=0xff;

keyprocess(buf); //调用按键处理函数

buf=0xff;

}

}

display();

}

}

//延时程序

void delayMS(uint t) //晶振频率12MHZ

{

uint i;

while(t--)

for(i=0;i<125;i++);

}

//按键处理函数

void keyprocess(unsigned char key) //键值处理，正常计时，设置时分秒{

switch (key)

{

case 0x0e:

status++; //按下设置键

TR0=0;

if (status>=3) status = 0;

break;

case 0x0d:

switch(status) //按下加1键，3种模式下加1

{

case 0x01:

if(min<59) min++;

else min=0;

break;

case 0x02:

if(sec<59) sec++;

else sec=0;

break;

}

break;

case 0x0b:

switch(status) //按下减1键

{

case 0x01:if(min>0) min--;

else min=59;

break;

case 0x02:if(sec>0) sec--;

else sec=59;

break;

}

break;

case 0x07: TR0=1;MotorStart();

default:break;

}

}

//数码管显示函数

void display()

{

uchar i; //正常计时显示

{

buffer[0]=min/10; // 显示分的十位

buffer[1]=min%10; // 显示分的个位

buffer[2]=sec/10; // 显示秒的十位

buffer[3]=sec%10; // 显示秒的个位

for(i=0;i<4;i++)

{

P0=segcode[buffer[i]];

P2=dispbit[i];

delayMS(1); //防止数码管显示的时候闪动

P2=0xff;

}

}

}

//定时器0中断函数

void timer0() interrupt 1 using 2 //T0中断服务函数，第二组工作寄存器{

static uint count;

TH0=0xFC; // 定时器0设置初始值1ms中断初始值

TL0=0x18;

TR0=1;

count++; //正常计时

if(count>=1000) // 定时1S 到，以下为时钟的正常走钟逻辑

{

count=0;

sec--;

if(sec==0)

{

sec=59;

min--;

if(min==0&&sec==0)

{

P2=0xff;

}

}

}

}

void MotorStart()

{

EN_MOTOR_A = 1;

MOTOR_A2 = 1;

MOTOR_A1 = 0;

delayS(60);

EN_MOTOR_A = 0;

delayS(60);

EN_MOTOR_A = 1;

MOTOR_A2 = 0;

MOTOR_A1 = 1;

delayS(60);

}

void delayS(uint b) //晶振频率12MHZ {

uint j;

while(b--)

for(j=0;j<2000;j++);

}